15. Растворы

Если привести в соприкосновение 2 или более веществ, то возможны следующие варианты процессов: 1) Химические; 2) Физические; 3) Физико-химические.

Образование растворов – физико-химический процесс. Растворы бывают: газовые, жидкие, твердые (по агрегатному состоянию).

В растворах различают растворитель и растворяемое вещество. Если вещества находятся в разных агрегатных состояниях, то растворитель – вещество, находящееся в одной фазе с полученным раствором. Если вещества находятся в одинаковых агрегатных состояниях, то растворитель то вещество, которого больше.

Электролиты – растворяемые вещества.

Характеристика растворов – концентрация. а) Разбавленный; б) Концентрированный (содержание р-ля и растворяемого в-ва сопоставимо).

Способы выражения концентрации растворов.

Концентрация – содержание растворяемого вещества, выраженное в единицах массы или количества, приходящиеся на единице массы или объема раствора или растворителя.

1. Массовая доля. - количество единиц массы растворенного вещества, содержащиеся в 100 единицах массы раствора.

2. Молярная концентрация. [Моль/литр] – количество моль растворенного вещества, содержащиеся в 1л раствора. 0.1М –децимолярный раствор, 0.2М – двухдецимолярный раствора, 0.01 – сантимолярный раствор, 0.001 – миллимолярный раствор.

3. Нормальная концентрация или нормальность. [моль экв/литр] Нормальность – количество моль эквивалентов растворенного вещества, содержащиеся в 1л раствора.

4. Молярная концентрация, молярность. . Молярность – количество моль раствора вещества, содержащееся в 1 кг растворителя.

5. Массовая доля. . . Молярная доля – отношение количества моль растворенного вещества к сумме моль всех веществ, составляющих раствор. [г/л]

Использование нормальных С позволяет рассчитывать V растворов, которые, будучи смешанными, провзаимодействуют без остатка.

Растворимость

Растворимость 1 в 2 обусловлено процессом диффузии, т.е. распределением молекул растворенного вещества в среде молекул растворителя. При этом энтропия системы растет, а энергия Гиббса уменьшается.

При достижении состояния равновесия .

Растворимость (S) – С насыщенного раствора. .

Перенасыщенные растворы – растворы, в которых содержание растворенного вещества больше насыщенного растворителя. Они неустойчивые ( )

Вещества хорошо растворимы, если С>1г/100г H₂O.

Мало растворимы, если

Нерастворимы, если .

16. Идеальным раствором называют раствор, для которого выполняется первый закон Рауля.

Идеальными при любых концентрациях являются растворы, компоненты которых близки по физическим и химическим свойствам и образование которых не сопровождается объёмными и тепловыми эффектами. В этом случае силы межмолекулярного взаимодействия между однородными и разнородными частицами примерно одинаковы, и образование раствора обусловлено лишь энтропийным фактором.

Рауля законы

        количественные зависимости, связывающие концентрацию раствора или с давлением насыщенного пара растворителя над раствором, или с изменением температуры кипения (замерзания) раствора. Один из законов Ф. Рауля (См. Рауль) гласит: относительное понижение парциального давления пара растворителя равно мольной доле растворённого вещества, т. е.

         

        где  p₁ — давление насыщенного пара растворителя над раствором, х₂ — мольная доля растворённого вещества. В такой форме закон применим лишь к растворам, насыщенный пар которых ведёт себя как идеальный газ. Растворы, для которых соотношение (1) выполняется при всех концентрациях и при всех температурах в области существования раствора, часто называются идеальными (совершенными). В более общем случае в соотношении (1) должны использоваться не давления и концентрации, а летучести (См. Летучесть) и активности (См. Активность). Для другого закона Рауля, по которому повышение температуры кипения (t_кип) или понижение температуры замерзания (t_к) раствора прямо пропорционально моляльной концентрации растворённого вещества, имеют место соотношения:

         Δt_кип = Е_э․m, Δt_к = E_кm, (2)

        где Δt_кип — величина повышения t_кип и Δt_к — величина понижения t_к, m — моляльная концентрация раствора, а Е_э и Ек — т. н. эбулиоскопическая (см. Эбулиоскопия) и криоскопическая (см. Криоскопия) постоянные растворителя (они приводятся во многих физико-химических таблицах). Соотношения (2) используют для определения молекулярной массы (См. Молекулярная масса) растворённого вещества по экспериментально определяемым величинам Δt_кип и Δt_к.

Изотонический коэффициент (также фактор Вант-Гоффа; обозначается i) — безразмерный параметр, характеризующий поведение вещества в растворе. Он численно равен отношению значения некоторого коллигативного свойства раствора данного вещества и значения того же коллигативного свойства неэлектролита той же концентрации при неизменных прочих параметрах системы:

 ,

где solut. — данный раствор, nel. solut. — раствор неэлектролита той же концентрации, T_bp — температура кипения, а T_mp — температура плавления (замерзания).